选修三克隆技术及生物技术伦理问题

考点1植物细胞工程(5年8考)

(2013课标Ⅰ卷、天津卷、江苏卷、重庆卷、课标卷……）1．细胞工程

(1)操作水平：_____________________。 (2)目的：按照人的意愿来改变细胞内的_________或获得_________。细胞水平或细胞器水平细胞产品遗传物质第1页/共49页第一页，共49页。2．植物细胞的全能性

(1)概念：具有某种生物全部_________的任何一个细胞，都具有发育成___________的潜能。 (2)原因：细胞内含有本物种的_____________。 (3)全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于_____状态，提供一定的__________和其他适宜外界条件。遗传信息完整生物体全部遗传信息离体营养、激素第2页/共49页第二页，共49页。3．植物组织培养技术 (1)原理：植物细胞具有_______。 (2)过程：全能性第3页/共49页第三页，共49页。4．植物体细胞杂交技术

观察植物体细胞杂交技术图示，完善相关问题

(1)过程①为去除_______获得具有活力的原生质体，常用方法是酶解法，所用到的酶是_________________。细胞壁纤维素酶和果胶酶第4页/共49页第四页，共49页。 (2)过程②是原生质体的融合，人工诱导的物理法包括_________________等；化学法一般用_________(PEG)作诱导剂。 (3)过程③是原生质体融合后再生出_______，这是原生质体融合成功的标志。 (4)植物体细胞杂交的意义：___________________________。离心、振动、电激聚乙二醇细胞壁克服了远缘杂交不亲和的障碍第5页/共49页第五页，共49页。5．植物细胞工程的应用

(2)作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用。 (3)细胞产物的___________：培养到_________阶段。优良品种的遗传特性分生区工厂化生产愈伤组织第6页/共49页第六页，共49页。思维激活

判断正误

(1)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性 (

)。 (2)愈伤组织是外植体脱分化和再分化后形成的(

)。 (3)幼嫩的组织脱分化较为容易，如茎尖、根尖、形成层细胞易脱分化，而植物的茎、叶和成熟的组织则较难

(

)。 (4)对外植体和接种用的每种器械都要彻底灭菌(

)。第7页/共49页第七页，共49页。

(5)脱分化形成愈伤组织的过程不需要光，再分化过程需要光，因为愈伤组织利用有机营养成分，而试管苗需要进行光合作用以自养 (

)。 (6)植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的激素不同，因为培养的目的不同(生根或生芽) (

)。

答案

(1)×

(2)×

(3)√

(4)×

(5)√

(6)√第8页/共49页第八页，共49页。思考感悟

植物组织培养的整个操作过程中，如何实现无菌环境？

提示

通过培养基的灭菌(高压蒸汽灭菌)、外植体的消毒(酒精、氯化汞)、接种的无菌操作(酒精、酒精灯灼烧)、无菌箱中的培养、移栽到消过毒的环境中生存一段时间等操作实现无菌环境。第9页/共49页第九页，共49页。

植物组织培养技术1．(2013·重庆理综，5)某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉，其技术路线为“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”。下列有关叙述，错误的是(

)。 A．消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消

毒剂对细胞的伤害

B．在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染

色体加倍的细胞

C．出芽是细胞再分化的结果，受基因选择性表达的调

控

D．生根时，培养基通常应含α－萘乙酸等生长素类调节

剂第10页/共49页第十页，共49页。

解析本题主要考查植物组织培养的相关知识。在愈伤组织中，因植物细胞含有细胞壁，阻碍了细胞融合，所以此时加入细胞融合的诱导剂，不能获得染色体加倍的细胞；消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害；愈伤组织出芽是细胞分化的结果，而细胞分化的实质是基因的选择性表达；生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，生根时，培养基通常含有α－萘乙酸等生长素调节剂。

答案

B第11页/共49页第十一页，共49页。题后归纳

植物激素在组织培养中的作用

在配制好的MS培养基中，常常需要添加植物激素其中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。植物激素的浓度、使用的先后顺序以及用量的比例等，都会影响实验结果。

(1)按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果。第12页/共49页第十二页，共49页。使用顺序实验结果先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂也分化同时使用分化频率提高第13页/共49页第十三页，共49页。 (2)当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向。生长素与细胞分裂素的用量比值植物细胞的发育方向比值高有利于根的分化、抑制芽的形成比值低有利于芽的分化、抑制根的形成比值适中促进愈伤组织的形成第14页/共49页第十四页，共49页。

植物体细胞杂交技术2．(2013·天津卷，9)花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病。野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株。流程如下图。第15页/共49页第十五页，共49页。

据图回答下列问题： (1)过程①所需的酶是____________________________。 (2)过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的________存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。第16页/共49页第十六页，共49页。 (3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是________________。原生质体经过________再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织。 (4)若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和________植株的根尖，通过________、________、染色和制片等过程制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。 (5)采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。下图是用该引物对双亲及再生植株1～4进行PCR扩增的结果。据图判断，再生植株1～4中一定是杂种植株的有________。第17页/共49页第十七页，共49页。 (6)对杂种植株进行________接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。第18页/共49页第十八页，共49页。

解析

(1)过程①是利用纤维素酶和果胶酶去除幼叶细胞和根细胞的细胞壁，制备相应原生质体；(2)过程②在PEG的作用下两个原生质体融合在一起，形成杂种细胞，来自幼叶的原生质体中有叶绿体存在，可以作为显微镜下初步筛选杂种细胞的标志；(3)原生质体及刚形成的杂种细胞因为没有了细胞壁的束缚作用，必须浸泡在适宜浓度且无毒害作用的等渗溶液中，以保持原生质体的完整性，原生质体经过细胞壁的再生后，才能进而分裂和脱分化形成愈伤组织。(4)若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和双亲植株的分生组织(如根尖)，通过解离、漂洗、染色和制片等过程制成装片，再第19页/共49页第十九页，共49页。

在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。(5)识图可判断再生植株1～4中一定是杂种植株的有1、2、4；(6)对杂种植株进行黑腐病菌接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。

答案

(1)纤维素酶和果胶酶(2)叶绿体(3)保持原生质体完整性细胞壁(4)双亲(或花椰菜和黑芥)解离漂洗(5)1、2、4

(6)黑腐病菌第20页/共49页第二十页，共49页。题后归纳

植物组织培养和植物体细胞杂交的比较名称植物组织培养植物体细胞杂交原理细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性过程第21页/共49页第二十一页，共49页。选材选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化不同的植物细胞技术操作脱分化、再分化等除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞融合关系植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂第22页/共49页第二十二页，共49页。考点2动物细胞工程(5年9考)

(2013安徽卷、浙江卷、重庆卷、海南卷……)1．动物细胞培养

过程：第23页/共49页第二十三页，共49页。2．动物细胞培养的条件

(1)无菌、无毒：对培养液和所用培养用具_____处理，添加_______；定期___________以清除代谢产物。 (2)营养：除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元

素之外通常还需加入________等天然成分。 (3)适宜的温度和pH：温度为___________哺乳动物)，pH为_________。 (4)气体环境——95%空气＋5%CO2(维持___________)无菌抗生素更换培养液血清血浆36.5±0.5℃7.2～7.4。培养液的pH第24页/共49页第二十四页，共49页。3．动物体细胞核移植及克隆技术引发的伦理问题 (1)原理：______________________ (2)核移植过程(以高产奶牛克隆为例)动物细胞核具有全能性第25页/共49页第二十五页，共49页。 (3)克隆人的类型及其伦理问题

类型项目

治疗性克隆生殖性克隆区别目的____________用于_____，产生新个体水平_____水平_____水平联系都属无性繁殖；产生新个体、新组织，遗传信息相同中国政府的态度中国政府的观点：不赞成，不允许，不支持，不接受任何_____________的实验，不反对_____________治疗人类疾病生育细胞个体治疗性克隆生殖性克隆人第26页/共49页第二十六页，共49页。4.单克隆抗体制备(1)诱导动物细胞融合的原理：______________________。(2)诱导动物细胞融合的方法：物理法——离心、振动、电激等；化学法——聚乙二醇；生物法——________。(3)单克隆抗体制备过程细胞膜具有一定的流动性灭活病毒第27页/共49页第二十七页，共49页。 (4)单克隆抗体的优点：________、灵敏度高，可大量制备。 (5)单克隆抗体的应用：作为________；用于治疗疾病和________。特异性强诊断试剂运载药物第28页/共49页第二十八页，共49页。5．比较动物细胞培养、核移植与动物细胞融合比较动物细胞培养核移植动物细胞融合原理细胞增殖动物细胞核的全能性细胞膜的流动性过程第29页/共49页第二十九页，共49页。结果相同分化程度的细胞群与供体基本相同的个体杂交细胞关键环节细胞增殖(分裂)、细胞癌变核融合、细胞分化人工诱导细胞膜融合应用①生产生物制品②基因工程③检测有毒物质①加速良种繁育②保护濒危物种③生产医用蛋白④提供克隆器官、组织等获得杂种细胞，制备细胞产物如单克隆抗体第30页/共49页第三十页，共49页。思维激活

判断正误

(1)植物组织培养常用液体培养基，动物细胞培养常用固体培养基 (

)。

(2)具有包含物种完整基因组的细胞核的活细胞是生物克隆的重要条件之一 (

)。

(3)一般血清中的抗体是一群识别不同抗原部位的抗体混合物，单抗则识别抗原分子的特殊部位，具专一性

(

)。

(4)细胞克隆的基本要求是：必须保证分离出来的细胞是一个而不是多个 (

)。第31页/共49页第三十一页，共49页。 (5)在培养瓶中要定期用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上脱离，制成悬浮液 (

)。 (6)二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的(

)。 (7)核移植过程中供体理论上是提供细胞核，但操作过程中可以把整个体细胞注入去核的卵母细胞中去(

)。

答案

(1)×

(2)√

(3)√

(4)√

(5)√

(6)×

(7)√第32页/共49页第三十二页，共49页。思考与填空

仔细阅读图示及相关内容辨析并填充

其含义

从A、B到C的过程可以表示不同的

含义(如图所示)：

①若A、B为动物细胞，则该过程表示__________；

②若B为精子，A为卵细胞，则该过程表示_____；

③若A为除去细胞核的卵母细胞，B为细胞核，则该过程表示_______。细胞融合受精核移植第33页/共49页第三十三页，共49页。

动物细胞培养技术1．(2013·浙江理综，6)实验小鼠皮肤细胞培养(非克隆培养)的基本过程如图所示。下列叙述错误的是 (

)。

A．甲过程需要对实验小鼠进行消毒 B．乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶消化 C．丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型 D．丁过程得到的细胞具有异质性第34页/共49页第三十四页，共49页。

解析取小鼠皮肤组织进行培养时需对实验小鼠进行消毒；通过胰蛋白酶消化皮肤组织可获得皮肤细胞；丙过程为最初的传代培养，得到的细胞大多具有正常二倍体核型；来源于多个细胞的非克隆培养所得到的细胞系具有异质性，该实验小鼠皮肤细胞属于非克隆培养，丁过程得到的细胞具有异质性。

答案

C第35页/共49页第三十五页，共49页。题后归纳

(1)动物细胞培养时选用幼龄动物组织或胚胎进行细胞培养的原因：幼龄动物组织或胚胎的细胞分化程度低，增殖能力很强，更易于培养。

(2)在动物细胞培养过程中两次用到胰蛋白酶：第一次是将剪碎的组织分散成单个细胞；第二次是将贴壁细胞从瓶壁上分离下来，目的是避免动物细胞的接触抑制现象。第36页/共49页第三十六页，共49页。 (3)细胞贴壁和接触抑制

悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。

(4)原代培养与传代培养

①原代培养：细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养。

②传代培养：原代培养的细胞生长、繁殖一定时间后，由于空间不足或细胞密度过大导致营养枯竭，影响细胞的生长，因此需要重新用胰蛋白酶等处理，进行分瓶扩大培养，即传代培养。第37页/共49页第三十七页，共49页。

单克隆抗体的制备过程及选择培养基的制备2．下图为反射弧中神经—肌肉接头的结构及其生理变化示意图。

(1)发生反射时，神经中枢产生的兴奋沿________神经传到突触前膜，导致突触小泡与前膜________，释放神经递质(Ach)；Ach与Ach受体结合后，肌膜发生________，引起肌肉收缩。第38页/共49页第三十八页，共49页。 (2)重症肌无力是自身免疫病，其病因是患者免疫系统把Ach受体当作抗原，使________被激活而增殖、分化，产生Ach受体抗体。Ach受体抗体与Ach受体特异性结合，造成Ach不能与Ach受体正常结合，导致________信号转换过程受阻。 (3)临床上治疗重症肌无力的重度患者，可采用胸腺切除法，目的是抑制________发育成T细胞，不能产生淋巴因子，从而抑制________免疫的应答。第39页/共49页第三十九页，共49页。

解析

(1)分析题中的示意图，神经中枢产生的兴奋应沿传出神经传到突触前膜，使突触小泡与前膜融合并释放神经递质，电信号→化学信号；Ach与Ach受体结合后，化学信号→电信号，肌膜产生电位变化，进而引起肌肉收缩。(2)重症肌无力患者的B细胞，在Ach受体(抗原)的刺激下增殖、分化，产生Ach受体的抗体，其与肌膜上的Ach受体结合，导致化学信号→电信号的过程受阻。(3)切除胸腺可抑制造血干细胞发育成T细胞，造成淋巴因子缺乏，进而影响B细胞的增殖、分化过程，从而抑制了体液免疫的应答。

答案

(1)传出融合电位变化(2)B细胞化学信号向电(3)造血干细胞体液第40页/共49页第四十页，共49页。题后归纳(1)血清抗体与单克隆抗体名称产生特点血清抗体由浆细胞分泌一般从血清中分离，产量低、纯度低、特异性差单克隆抗体由杂交瘤细胞分泌特异性强，灵敏度高，能大量制备第41页/共49页第四十一页，共49页。(2)比较制备单克隆抗体过程中的几种细胞细胞特点浆细胞能产生单一抗体，但不能无限增殖骨髓瘤细胞能无限增殖，但不能产生抗体杂交瘤细胞即能产生单一抗体，又能在体外培养条件下无限增殖第42页/共49页第四十二页，共49页。(3)单克隆抗体制备过程中两次筛选的比较项目第一次筛选第二次筛选筛选原因诱导融合后得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞筛选方法用特定的选择培养基筛选：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长用多孔培养皿培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群筛选目的得到杂交瘤细胞得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞第43页/共49页第四十三页，共49页。 (4)选择培养基的制备

依据筛选目标，制备选择培养基时应“只让杂交瘤细胞”存活，其余细胞(包括未融合的B细胞，未融合的骨髓瘤细胞及融合的B－B细胞，瘤－瘤细胞)均不能存活。第44页/共49页第四十